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2025/03/04 016｜銑刀硬度探討（輝儀螺紋立銑刀硬度高達55HRC！）（上集）

016｜銑刀硬度探討（上集）

一、關於硬度

(1.) 什麼是材料硬度？
材料硬度是指材料抵抗塑性變形、壓痕或穿透等能力的一套標準，也是承受力而不變形、劃傷、穿透和壓痕的能力，換句話說，它是一種材料即使在施加力的情況下也能保持其物理特性的能力，材料的硬度取決於幾個因素，例如其塑性、彈性剛度、延展性、韌性、應變、強度、粘彈性和粘度，常常用以「洛氏硬度 (Rockwell Hardness, HRC)」指標來衡量金屬硬度，也有人是以維氏硬度 (Vickers Hardness, HV) 來做衡量，這些標準特別適用於高硬度材料的解析，如果硬度高達 55HRC 以上的材料通常會被認為是非常堅硬的優選材質，除了硬度標準之外，立銑刀的強度也取決於所使用的基材、塗層、刀刃設計等。

(2.) 材料硬度有哪些不同注意與應用？
在金屬加工流程中，立銑刀的硬度攸關其切削性能、耐用性與加工精度，刀具的硬度越高，在切削高硬度材料時更能有效的抵抗磨損，並且還能延長使用壽命，然而過高的硬度可能導致刀具脆性增加易於崩刃或斷裂，所以必須在硬度與韌性之間取得平衡，接著我們談到常見的立銑刀材料，如硬質合金（WC-Co）能達到約 90 HRA 的高硬度，非常適合切削淬硬鋼與高強度合金，此外，透過先進塗層如氮化鈦 (TiN) 或鋁鈦氮 (AlTiN)則可進一步提升刀具表面硬度，並降低摩擦與熱量積聚以提升切削速度與表面光潔度。

接著我們談到材料硬度的相關應用，尤其在現代最常見在CNC上的關聯，而且硬度素質對於 CNC 加工是至關重要的，因為穩定且耐磨的立銑刀能在高速切削中保持尺寸精度，確保工件的公差與一致性，具備適當的硬度可改善切削過程中的排屑效果，減少刮傷與表面缺陷。

總而言之，立銑刀的硬度不僅決定其能加工的材料種類，也直接影響生產效率與成本，對於現代製造業而言，是提升加工品質與競爭力的重要關鍵，因此，在精密加工領域中，要實現硬度及可加工性之間的完美平衡將是一大挑戰，而輝儀精密（SA-Tools）憑藉優異技術與專業知識，已經製造出硬度高達 55HRC（採洛氏C硬度標準）的螺紋銑刀！本文將探討相關能力的重要性和所面臨的挑戰，以及理解我們是如何在高硬度材料加工方面得到不錯的進展。
 

二、硬度對於加工的重要性與挑戰

首先，加工硬度高達 55HRC 的材料將對製造商存在多項挑戰，包括以下幾點：

◼ 刀具磨損：高硬度材料具有磨蝕性，會導致刀具磨損加劇，縮短刀具壽命並降低效率。
◼ 熱量產生：面對硬質材料時，切削過程的熱量將會迅速積聚，可能導致刀具和工件熱損傷。
◼ 表面完整性：加工高硬度材料容易產生表面缺陷、殘餘應力以及微觀結構變化，如此會影響零件的完整性與性能，造成工件不如預期的完整。
◼ 切屑控制：在加工硬質材料時，正確排除切屑至關重要，如果切屑控制不當，會導致切屑二次切削，進一步加劇刀具磨損並影響表面質量。

再來是關於硬度對立銑刀、車床、CNC 和製造業的重要性：

1. 對立銑刀的影響
◼ 耐磨性提升：高硬度可顯著提高立銑刀的耐磨性，使其在加工高硬度材料時（如淬硬鋼、不銹鋼、鈦合金）磨損更慢，延長刀具壽命。
◼ 切削性能穩定：硬度越高，刀刃越能保持銳利，確保切削過程中不易變形，進而提高加工精度與表面光潔度。
◼ 耐高溫性增強：在高速切削過程中，摩擦會產生大量熱量，高硬度材料能夠更好地抵抗熱損傷，減少刀具因過熱而退火或崩刃的風險。

2. 對車床 (Lathe) 的影響
◼刀具耐用性提升：車刀的高硬度能夠延長切削過程中的使用壽命，特別是在加工硬質金屬或高強度材料時效果更為明顯。
◼穩定的切削效果：高硬度的車刀可以提供更穩定的切削效果，確保工件尺寸精度和表面光潔度，減少後續拋光與修整的工序。
◼適應高速切削：在現代車床加工中，高速切削已經成為主流，而高硬度的刀具能夠在高轉速下保持刀刃的穩定性，以確保實現更高的生產效率。

3. 對 CNC 加工的影響
◼高精度與一致性：CNC 加工要求極高的精度與一致性，高硬度刀具能夠確保在長時間自動化加工中保持穩定的切削性能，減少刀具更換次數。
◼適用於多種材料：高硬度刀具能夠加工從軟金屬（如鋁合金、銅）到高硬度合金（如淬火鋼、鈦合金、鎳基合金）的多種材料，提高 CNC 加工的靈活性。
◼更高的生產效率：由於硬度高、耐磨性強，刀具能夠在更高的切削速度下運行，大幅提升生產效率並降低生產成本。

4. 對製造業（Manufacturing）的影響
◼降低生產成本：高硬度刀具能延長使用壽命，以減少更換頻率和停機時間，從而降低生產成本並維持良好的作業能力。
◼產品質量提升：硬度更高的刀具能夠實現更精密的加工效果，以確保工件尺寸、精度和表面光潔度等細節維持良好穩定度，提升產品競爭力。
◼適應高難度加工：隨著材料技術不斷進步，製造業也使用越來越多的高硬度材料，因此需要高硬度刀具來加工作業並推動製造業朝向更高端領域發展。
SA-Tools

三、SA-Tools／輝儀精密的優勢

輝儀精密（SA-Tools）已經成功克服了加工硬度高達 55HRC 材料的挑戰，並且開發出一系列先進的解決方案，包括：

◼ 先進的刀具材料：選用高品質刀具材料如鎢鋼（硬質合金）、金屬陶瓷 (cermet) 和陶瓷等以及專門配製與設計，這些材料具有卓越硬度與耐磨性。
◼ 頂尖的表面塗層：輝儀精密（SA-Tools）採用先進表面塗層技術，如氮化鈦 (TiN)、碳氮化鈦 (TiCN) 以及類金剛石碳塗層 (DLC)等來提升耐用性、降低摩擦，有效控制加工過程中的熱量。
◼ 精密刀具的幾何結構：我們的螺紋銑刀採用精心設計的切削幾何結構，專為高硬度材料而打造，優化切屑形成並減少切削阻力。
◼ 高效的冷卻策略：輝儀精密（SA-Tools）實施高效的冷卻解決方案，包括刀具內部冷卻通道，能夠在切削過程中有效降低熱量積聚，確保刀具性能穩定。

其中，輝儀精密（SA-Tools）的螺紋銑刀還有以下幾點優勢：

◼ 延長刀具壽命：輝儀精密（SA-Tools）的螺紋銑刀專為應對高硬度材料的磨蝕性而設計，可顯著延長刀具壽命並降低更換成本。
◼ 提升表面光潔度：得益於精密的幾何結構與先進的表面塗層，我們的螺紋銑刀能夠改善工件表面的完整性，減少表面缺陷與殘餘應力。
◼ 提高生產效率：通過高效加工硬度高達 55HRC 的材料，SA-Tools 幫助製造商優化加工流程，顯著提升生產效率。
◼ 多功能性：輝儀精密（SA-Tools）的螺紋銑刀適用於從軟材料到超硬材料的各種加工應用，滿足不同加工需求。


 

四、常見的立銑刀硬度

立銑刀硬度根據材料和應用的差異而有所不同，從適合一般加工的高速鋼到用於高硬度金屬的硬質合金，再到加工極硬材料的陶瓷與鑽石級刀具，每種硬度等級都能滿足不同的加工需求，再加上先進的塗層技術，如 TiN、TiCN、AlTiN 和 DLC，能進一步提升刀具表面的硬度、耐磨性和耐熱性，使刀具在嚴苛的加工條件下依然能夠提供穩定的性能。

本文常以HRC（洛氏硬度）、HV（維氏硬度）兩者單位為主，
關於硬度詳細介紹和其他應用以及注意事項，將於下一集介紹。

1. 硬質合金 (Tungsten Carbide, WC) 立銑刀
◼ 硬度範圍：85 HRC - 95 HRC
◼ 特點：硬質合金立銑刀具有高硬度、耐磨損和高耐熱性，非常適合高速加工和高硬度材料，如不銹鋼、鈦合金和淬硬鋼。其高硬度能夠承受極大的切削力，同時保持刀刃的穩定性。
◼ 常見子類：
▷▷ 通用級 (General Grade, 約 88-90 HRC)：適用於碳鋼、模具鋼和鑄鐵的日常加工。
▷▷ 高硬度級 (High-Hardness Grade, 約 91-95 HRC)：專為加工 50HRC 以上的淬硬鋼與高溫合金而設計，例如航空、汽車、3C零件與模具等領域。

2. 高速鋼 (High-Speed Steel, HSS) 立銑刀
◼ 硬度範圍：62 HRC - 70 HRC
◼ 特點：高速鋼立銑刀具有良好的韌性和耐磨性，適合中低速加工、間歇切削和一般金屬材料，雖然硬度低於硬質合金，但其較高的韌性使其在加工不穩定或振動較大的工況下更具優勢。
◼ 常見子類：
▷▷ M2 HSS (約 62-64 HRC)：適用於一般鋼材、鋁合金和黃銅的加工。
▷▷ M42 HSS (約 66-70 HRC)：含鈷量高且具備更高硬度和耐熱性，適合切削不銹鋼和高溫合金。

3. 陶瓷 (Ceramic) 立銑刀
◼ 硬度範圍：超過 90 HRC (通常達 2000 HV 以上)
◼ 特點：陶瓷立銑刀具有極高的硬度和耐熱性，適合高速乾式切削，但其脆性較大，對振動和衝擊較敏感，常用於加工鎳基合金、鈦合金等較難加工之材料，特別是在航空航太領域。

4. 金屬陶瓷 (Cermet, Ceramic-Metal Composite) 立銑刀
◼ 硬度範圍：約 90-92 HRC
◼ 特點：結合陶瓷的高硬度與金屬的韌性，兼具耐磨性和耐熱性，適合中高速切削，特別是在加工淬硬鋼與不銹鋼時表現優異，近年更開發出「高熵碳化物陶瓷材料」值得拭目以待。

5. 鑽石 (Diamond) 和 類金剛石碳 (DLC, Diamond-Like Carbon) 塗層立銑刀
◼ 天然鑽石硬度：約 10,000 HV
◼ DLC 塗層硬度：約 3,000-5,000 HV
◼ 特點：鑽石與 DLC 塗層立銑刀適用於加工非鐵金屬（如鋁、銅）、碳纖維複合材料 (CFRP)、玻璃纖維 (GFRP) 以及其他高磨蝕性材料。它們能有效減少摩擦和積屑瘤，並提升表面光潔度。
 

五、立銑刀的塗層

提到銑刀的材質硬度，也稍微提及關於先進的塗層技術，這項塗層技術不僅可以提升刀具硬度，也能增加耐用性和可靠度，因而被現代製造業所廣泛使用，塗層還能提升刀具的表面硬度、耐磨性和耐高溫性，讓刀具壽命延長並提高加工效率，以下是常用的幾種塗層技術及其優勢：

◼ 氮化鈦 (TiN)：具出色的硬度和耐磨性，適用於一般金屬加工，能減少摩擦和提升切削速度。
◼ 碳氮化鈦 (TiCN)：在 TiN 的基礎上增加碳元素，特別適合加工不銹鋼與高硬度材料。
◼ 氮化鋁鈦 (AlTiN)：具備耐高溫特性與抗氧化性能，適用於高速切削與乾式加工，能夠有效減少熱量對刀具的損傷，進一步強化立銑刀的效益。
◼ 類金剛石碳 (DLC)：具有接近鑽石的硬度與超低摩擦係數，非常適合精密加工與有色金屬的切削，能夠顯著提升表面光潔度。

透過這些塗層技術，立銑刀將能在極端加工條件下保持穩定的切削性能，以減少刀具磨損並提升加工效率，為製造業實現更高的生產力和更低的生產成本，關於塗層未來再做開篇說明。

六、結論

立銑刀的硬度是實現高效穩定加工的關鍵因素，通過選用高硬度的材料並結合先進的表面塗層技術，將能在嚴苛的加工條件下仍保持卓越的性能，再加上優化的幾何結構設計，這些刀具將能提供更長的使用壽命、更高的切削速度和更優質的表面光潔度，以協助製造業實現更高的生產效率與更低的生產成本，無論是在航空航太、汽車工業還是精密模具加工領域，高硬度立銑刀都能為現代製造業帶來無可比擬的競爭優勢。

因此，輝儀精密（SA-Tools）始終致力於技術創新與解決問題，不僅已經開發出可加工硬度高達 55HRC 材料的螺紋銑刀，也致力於克服高硬度材料上的加工挑戰，並為提供更具穩定、耐用、卓越表面光潔度和更高生產效率的解決方案，而且，隨著我們持續突破加工技術的界限，輝儀精密（SA-Tools）才能繼續為顧客提供優秀的加工工具及其種類，並協助顧客們在高硬度材料上與加工領域上能取得卓越成果，這正是所謂「魚幫水，水幫魚」的共榮精神。

如有需求和疑問，歡迎立即聯繫我們！讓我們幫您找到最適合的立銑刀！

之後還有關於立銑刀硬度的下一集探討，在敬請期待～
 

◉ 如果您有銑刀問題：


「不知道適合用什麼銑刀，好困擾阿……」
「這個銑刀它可以做到什麼程度呢？好想知道……」
「我有一個計劃需要做額外精密加工，但不知道如何執行……」

如果您有以上等等疑問或是對於文章更進一步了解，可與我們聯繫「輝儀精密（S&A Tool）」將提供良善的回覆與諮詢，讓您解決當前的問題！

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